LiP-MS与TPP——探索药物靶点筛选新路径

更多详情请见：​​​​​​LiP-MS药物靶点筛选技术

在药物研发领域，精准识别药物靶点是关键环节。随着技术发展，多种方法被应用于这一领域，其中LiP-MS（Limited Proteolysis Mass Spectrometry）和TPP（Thermal Proteome Profiling）技术因独特优势备受关注。本文将深入介绍这两种技术，并探讨它们在药物靶点筛选方面的异同点。

一、LiP-MS技术

（一）实验原理

LiP-MS技术基于小分子与蛋白质结合后引起蛋白质构象变化，从而影响蛋白酶切割位点可及性。具体来说，小分子与蛋白质结合可能使蛋白质局部结构更紧密或松散，改变蛋白酶识别和切割的位点。通过比较药物处理组和对照组蛋白质酶切片段的差异，可识别出与小分子结合的蛋白质及其作用位点。

（二）实验步骤

1.细胞裂解：获取细胞裂解液作为蛋白质来源。

2.小分子药物与裂解物孵育：在特定条件下，使小分子药物与蛋白质充分相互作用。

3.有限蛋白酶切：加入非特异性蛋白酶（如蛋白酶K），进行短暂的酶切反应。

4.胰蛋白酶进一步消化：将酶切后的蛋白质片段用胰蛋白酶消化，生成适合质谱分析的肽段。

5.LC-MS/MS分析：利用液相色谱-质谱联用技术，检测肽段的质量和丰度，比较不同组间差异，识别靶蛋白。

LiP-MS流程图

（三）应用场景

LiP-MS广泛应用于药物靶点发现、脱靶效应筛查、疾病生物标志物发现、蛋白质相互作用网络分析、翻译后修饰研究、蛋白质折叠动力学研究等领域。

（四）优势与局限性

优势：

1.高分辨率，能精确检测小分子与蛋白质的结合位点。

2.全面识别多种蛋白质-小分子相互作用，揭示蛋白质天然状态下的动态构象特征。

3.适用于多种实验条件，可检测不同环境下蛋白质的结构变化。

局限性：

1.结合位点确定依赖质谱检测到的肽段信息，要求靶蛋白有较高序列覆盖率。

2.蛋白质构象动态变化可能掩盖或干扰结合位点识别，影响准确定位。

二、TPP技术

（一）实验原理

TPP技术基于小分子与蛋白质结合后，改变蛋白质的热稳定性。当蛋白质与小分子结合，其结构可能变得更稳定或不稳定，在热处理过程中，这种稳定性变化可被检测到。通过监测不同温度下蛋白质的热变性情况，可识别出与小分子相互作用的蛋白质。

（二）实验步骤

1.细胞裂解：制备细胞裂解液。

2.分别与不同浓度的小分子药物孵育：使小分子与蛋白质充分作用。

3.热处理：将样品在一系列不同温度下进行热处理，通常从低温到高温。

4.蛋白质沉淀：热处理后，沉淀变性蛋白质。

5.蛋白质定量：对未变性蛋白质进行定量分析，比较不同温度下蛋白质的剩余量。

6.数据分析：绘制蛋白质热稳定性曲线，比较药物处理组和对照组差异，识别靶蛋白。

TPP实验流程图

（三）应用场景

TPP技术在药物靶点筛选、蛋白质-蛋白质相互作用研究、蛋白质折叠和稳定性研究等方面有广泛应用。

（四）优势与局限性

优势：

1.能在接近生理条件下实验，保持蛋白质天然构象和功能。

2.实现全蛋白质组无偏性靶点鉴定，提供全面蛋白质稳定性信息。

局限性：

1.对热稳定性差的蛋白质，难以获得可靠实验数据。

2.需精确控制温度，实验条件较苛刻。

三、LiP-MS与TPP技术在药物靶点筛选方面的异同点

（一）相同点

1.目的相同：两种技术均用于筛选和鉴定与小分子药物相互作用的靶蛋白，为药物研发提供关键信息。

2.基于蛋白质性质变化：都依赖于小分子与蛋白质结合后引起的蛋白质性质变化，LiP-MS关注构象变化导致的酶切位点可及性改变，TPP关注热稳定性变化。

3.高通量：都能在较大规模上进行蛋白质筛选，适用于复杂的生物样品。

（二）不同点

1.实验原理差异：

• LiP-MS基于蛋白质构象变化影响蛋白酶切割位点，通过质谱分析肽段差异识别靶蛋白。
• TPP基于小分子改变蛋白质热稳定性，通过热处理后蛋白质的变性情况差异识别靶蛋白。

2.实验步骤不同：

• LiP-MS涉及有限蛋白酶切和质谱分析，对蛋白质酶切片段的检测更精细。
• TPP侧重于热处理和蛋白质定量，关注不同温度下蛋白质的稳定性变化。

3.适用场景的侧重点：

• LiP-MS在精确检测小分子与蛋白质结合位点、研究蛋白质动态构象变化方面更具优势，适用于需要详细了解小分子作用位点和机制的情况。
• TPP在评估小分子对蛋白质整体热稳定性影响、筛选与蛋白质稳定性相关的靶点方面更有效，适用于研究小分子对蛋白质折叠和稳定性的调控作用。

3.数据解读方式：

• LiP-MS的数据解读侧重于分析质谱中肽段的丰度差异，确定小分子结合引起的局部结构变化。
• TPP的数据解读侧重于分析蛋白质在不同温度下的热稳定性曲线变化，判断小分子对蛋白质整体稳定性的调节。

四、结论

LiP-MS和TPP技术在药物靶点筛选中各有优势和局限性。LiP-MS适用于精确检测小分子与蛋白质的结合位点及动态构象变化，而TPP擅长评估小分子对蛋白质整体热稳定性的影响。在实际应用中，可根据研究目的和需求选择合适的技术，或结合两种技术以获取更全面的靶点信息，为药物研发提供有力支持。